基于RFID技术的物流仓储管理系统

华集智控基于RFID技术的物流仓储管理系统       

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[前言]： RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，RFID技术具有使用寿命长、读取距离大、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点，是一种市场前景和应用规模巨大的**，这种技术的应用将给物流仓储管理系统带来革命性变化。

随着物流管理信息化建设的发展，作为物流管理中的重要组成部分的仓储管理信息化也越来越多的被关注，计算机和自动化技术被越来越多地引入到了仓库管理系统中。以RFID为代表的新技术正在深刻地影响着仓储管理系统，甚至孕育着一场“物流革命”。RFID是一种标签形式，将特殊的信息编码进电子标签，标签被粘贴在需要识别的物体上。它利用无线射频方式进行非接触双向通信，以达到识别目的并交换数据，使其较大化满足有效产出和精确性的要求。
1 关于RFID技术的系统的组成
RFID较早出现20世纪80年代，当初被用于无法使用条形码跟踪技术的特殊工业场合，许多行业和公司利用它来定位、确认及跟踪库存产品或其他目标。
在具体的应用过程中，根据不同的目的和环境，RFID系统的组成会有所不同，但从其工作原理来看，系统一般都由信号发射机、信号接收机、发射接收天线三部分组成。① 信号发射机：在RFID 系统中，信号发射机为了不同的应用目的，会以不同的形式存在，典型的形式是标签。标签相当于条形码技术中的条形码符号，用来存储需要识别传输的信息。另外，与条形码不同的是，标签必须能够自动或在外力的作用下，把存储的信息主动发射出去。标签一般是带有线圈、天线、存储器与控制系统的低电集成电路。② 信号接收机：RFID系统中，信号接收机一般叫作阅读器。阅读器基本的功能就是提供与标签进行数据传输的途径。另外，阅读器还提供相当复杂的信号状态控制、奇偶错误校验与更正功能等。③ 发射接收天线：天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。RFID技术用于需要跟踪众多货物资源、而人手又有限的仓库管理中是非常现实的。因为RFID系统基于人们熟悉的Windows 或UNIX 平台，所以通常易于管理。
2  RFID技术在仓储管理系统设计中的应用
应用RFID技术的仓储管理系统核心是放置货物的托盘上设置一个感应器，相应在仓库各入口的通道处设置RFID读取机。货物在通过读取机时，中心电脑就可以通过货物托盘上的感应器获得货物的信息。库内各货架中间和出库通道同样设置一定数量的RFID读取机，以追踪货物在库的信息和出库的信息。从而实现计算机管理中心对货物从入库开始的自动识别、定位、输送、存取、出库等全部业务流程的可视化管理。
2.1  RFID技术在仓库管理系统中的流程
    RFID物流仓库系统的目标是在仓库体系中建立一条基于RFID技术的快速通道，实现库房高效管理，收发货高速自动记录，形成一个完整的基于RFID自动识别技术的仓库管理系统。具体的流程如下：
① 供应商将商品出库信息提前发送到仓储中心的仓储管理系统，由仓储管理系统自动处理，生成预入库信息。
② 货物被放置在带有感应器的托盘上，入库时通过在入库口通道处的RFID读取机，不需要拆包装，即可将货物相关信息自动输入到仓库管理系统。
③ 系统将实际入库信息与预入库信息进行比较，如果无误或误差在规定范围以内，则准许入库并将预入库信息转换成库存信息；如果出现错误，则由系统输出提示信息，由工作人员解决。
④ 仓储管理系统按较佳的储存方式，选择空货位，通过叉车上的射频终端，通知叉车司机，并指引较佳途径，抵达空货位，扫描货位编码，以确定货物被放置在确定的货位。货物就位后，再扫描货物的电子标签，仓储管理系统即确认货物已储存在这一货位，可供日后按定单发货。
⑤ 定单到达仓库后，仓储管理系统按预定规则分组，区分先后，合理安排。例如：交由快运的，要下午2时前发货；需由公路长途运输的，要5时前发货；有些货物需特别护送等。仓储管理系统按这些需要，确定安排如何较佳、及时地交付定单的货物，并在系统内生成拣货方案。
⑥ 仓储管理系统按照拣选方案，安排定单拣选任务。拣选人由射频终端指引到货位，显示需拣选数量。经扫描货物的电子标签和货位的条码，仓储管理系统确认拣选正确，货物的存货状态转换成待出库。
⑦ 货物出库时，同入库一样，通过出库口的通道处的RFID读取机，货物信息传入仓库管理系统并与定单进行对比，若无误，则顺利出库，货物的库存量相应减除；若出现错误，则由仓库管理系统输出提示信息。
2.2 RFID技术的系统硬件结构
硬件系统由RFID标签、固定式/移动读写器、固定式天线、以及通信网络系统等组成。
① RFID标签：根据不同的应用需求，采用高频和**高频的产品。分为托盘标签、仓库定位标签、单品标签等。
② 读写器：用于识读及写入标签数据，分为固定式读写器和手持移动式读写器两类。固定式读写器支持四天线并联同时工作，其强大的防冲撞算法允许每秒扫描多达40个标签；手持式读写器集成条码和RFID读取功能，适用于室外和恶劣工业环境。两类读写器均支持RS232、以太网和无线局域网等多种通信方式。其主要功能是：查阅RFID电子标签中当前贮存的数据信息；向空白RFID电子标签中写入欲贮存的数据信息；修改（重新写入）RFID 电子标签中的数据信息；与后台管理计算机进行信息交互。
③ 固定式天线：天线是标签与阅读器之间传输数据的发射、接收装置。在实际应用中，除了系统功率，天线的形状和相对位置也会影响数据的发射和接收，需要专业人员对系统的天线进行设计、安装。包括**高频全向平板、垂直平板和水平平板天线，能够适应多路径高散射的复杂环境，能够增强接收信号；尺寸较小，构造出无盲区的局域网络。
④ RFID中间件系统：是整个系统的运营支撑平台，具有数据采集、过滤、排序、封装和转发等功能。并提供数据流、文件和XML等多种数据交换方式，可以实现与管理信息系统和仿真系统等的平滑连接。使各不同功能包或流程包的数据在整个平台上平滑流动。它既可以作为单独实施的功能包的数据采集支持平台，也可以作为多个功能包同时运转的支撑平台，也是与仿真系统、管理信息系统和ERP系统等外界系统的连接和数据交换平台。
⑤ 各种应用系统：例如企业的管理信息系统、ERP等应用系统相连。
   
    2.3  RFID技术系统的软件结构
    它是以收货、入库、盘点、配装、、出库等多个流程包为基础组成。各流程包之间可以灵活组合，定制成为新的功能包。
（1）收货子系统
    现阶段绝大多数供货商的商品和包装上都还没有RFID标签，但是随着RFID技术的广泛应用，越来越多的供货商都会在其产品或包装上粘贴RFID标签。为了满足现阶段的应用要求同时能够适应未来的应用发展，收货流程包中包括两种应用流程，可以根据实施的具体情况选择其中的一种操作方式。
     **、 到货有RFID标签
① 后端系统接收到发货方的送货单后，预排货位使用计划，根据业务要求生成收货指令。
② 货物到达后，后端系统通过无线网络检索空闲叉车，并向其下达收货作业单。
③ 前端系统接收收货作业单。司机驾驶叉车搬运货物到待检区，当其通过天线场域时，固定读写器批量读取容器的标签，取得容器中的全部货物信息。如：送货单号、发送地、到货地、订单明细等，并将数据传输给后端系统。后端系统得到实际到货信息。
④ 进入待检区后，司机通过移动设备读取容器和待检区货位标签并将其传输给前端系统。
⑤ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机将货物搬运到*的待检区货位。
⑥ 前端系统将确认后的数据传输给后端系统。
⑦ 后端系统取得数据后更新相关的系统数据，标明容器当前所在位置。
⑧ 司机完成操作后，按“确认”键，表示收货完毕。后端系统将此叉车归入“空闲叉车”队列，等待下一个指令。
     第二、到货没有RFID标签
① 后端系统接收到发货方的发货单后，预排货位使用计划。
② 货物到达后，在后端系统录入实际到货信息。后端系统生成RFID标签数据并下达收货指令。
③ RFID系统根据后端系统产生的数据，生成RFID标签。由收货员将标签悬挂到货物上。
④ 后端系统通过无线网络检索空闲叉车，并向其下达收货作业单。前端系统接收收货作业单。
⑤ 司机驾驶叉车搬运货物到待检区，当其通过天线场域时，固定读写器批量读取容器的标签，取得容器中的全部货物信息。如：送货单号、发送地、到货地、订单明细等，并将数据传输给后端系统。后端系统得到实际到货信息。
⑥ 进入待检区后，司机通过移动设备读取容器和待检区货位标签并将其传输给前端系统。
⑦ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机将货物搬运到*的待检区货位。
⑧ 前端系统将确认后的数据传输给后端系统。
⑨ 后端系统取得数据后更新相关的系统数据，标明容器当前所在位置。
⑩ 司机完成操作后，按“确认”键，表示收货完毕。后端系统将此叉车归入“空闲叉车”队列，等待下一个指令。
（2）入库子系统
① 后端系统根据业务要求生成入库指令。
② 后端系统通过无线网络检索空闲叉车，并向其下达入库作业单。
     ③ 前端系统接收入库作业单。司机通过移动设备读取待检区货位标签和容器标签或货物代码，并将其传输给前端系统。
④ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机将货物搬运到*的库区货位。
⑤ 进入库区后，司机通过移动设备读取库区货位标签和容器标签或货物代码，并将其传输给前端系统。
⑥ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机将货物送入该库区货位。RFID系统同时更新货位标签中的数据。
     ⑦ 司机完成操作后，按“确认”键，表示入库完毕。前端系统将操作结果通过无线网络传输给后端系统。后端系统更新系统中的相关数据，并将此叉车归入“空闲叉车”队列，等待下一个指令。
       （3）盘点子系统
    不同类型的仓库，不同的盘点方式，不同的盘点要求，决定了采用不同的设备和不同的作业流程。盘点流程包支持平面仓、立体仓等不同类型的仓库，支持手持移动式和固定式盘点设备，支持人工、堆跺机和高位叉车等自动、半自动盘点方式，支持分货区、分货架的实时盘点。
     **、平面仓人工盘点
① 后端系统根据业务要求生成盘点指令。并向前端系统下达盘点作业单。
② 前端系统接收配装作业单。盘点员通过移动设备读取库区货位标签，取得当前货位中货物的帐面数量，并将其传输给前端系统。
③ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示盘点员使用移动设备读取该货位中货物的条码，并将其传输给前端系统。
④ 前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示盘点员盘点当前货位中货物的实物数量。
⑤ 盘点员盘点完毕后，输入实物数量。
⑥ 前端系统核对该货物的实物数量和帐面数量，依照相应的盘点策略指示盘点员是否进行复盘等操作。
    ⑦ 盘点结算后，前端系统将盘点数据传输给后端系统。后端系统更新相关的数据。
     第二、立体仓自动盘点
    在堆跺机两侧安装天线并通过馈线连接到一台固定式读写器，该读写器通过无线网络与后台管理系统通信。堆跺机定位到需要进行盘点的货位后管理系统通过无线网络控制读写器开始工作，天线读取托盘标签中的数据并由读写器通过无线网络传送到后台管理系统。因为托盘标签中记录了该托盘承载的商品的实际数量，因此通过RFID技术的自动采集方式，可以实现无人工干预的全自动实时、分区盘点，并保证盘点操作的快速进行和盘点数据的准确。
（4）配装子系统
①后端系统根据业务要求生成配装指令。
②后端系统通过无线网络检索空闲叉车，并向其下达配装作业单。
③前端系统接收配装作业单。司机通过移动设备读取容器标签，并将其传输给前端系统。
④前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机可以进行下一步操作。
⑤进入配装区后，司机通过移动设备读取配装货区货位标签和货物代码，并将其传输给前端系统。
⑥前端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则指示司机将货物放入该容器。
⑦待全部货物都装入容器后，RFID系统更新容器标签中的数据。前端系统将操作结果通过无线网络传输给后端系统。后端系统更新系统中的相关数据。
     ⑧司机完成操作后，按“确认”键，表示拣货完毕。并将此叉车归入“空闲叉车”队列，等待下一个指令。
   （5）出库子系统
① 后端系统根据业务要求生成发货指令。
② 后端系统通过无线网络检索空闲叉车，并向其下达发货作业单。
③ 前端系统接收发货作业单。司机驾驶叉车搬运货物到待检区，当其通过天线场域时，固定读写器批量读取容器的标签，取得容器中的全部货物信息。并将其传输给后端系统。后端系统得到实际发货信息。
④ 后端系统核对采集到的数据与系统指令是否相符。如果相符，则向前端系统发送可以发货的指令，同时更新系统中的相关数据。司机执行出库操作。
⑤ 如不相符，则向前端系统发送报警信息和处理操作指令。司机依照指令执行相应的操作。
     ⑥ 司机完成操作后，按“确认”键，表示发货完毕。并将此叉车归入“空闲叉车”队列，等待下一个指令。
 
   3 结论
RFID技术*有的大批量数据同时采集，*精确对位等特点，使企业从每天的大量重复作业中解脱出来。每天频繁的大批量出入库数据通过RFID系统实时采集，实时传递，实时核对、更新，既降低了人工的劳动强度又避免了在重复的人工操作中出现错扫、漏扫、重扫等差错，提高了工作效率和准确度。因此我们预期物流设备的RFID加上商品的条形码可能是未来一个时期在仓储管理系统中探索RFID应用推广的一条实用之路。
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